InAs基中红外带间级联激光器中的自加热效应

制备并测试了II型中红外带间级联激光器,制备的器件在脉冲和连作模式下最高工作温度分别为275 K和226 K。80 K下器件激射波长为3.8 μm左右,阈值电流密度约17 A/cm²。对器件在连续工作模式下的自加热效应进行了分析,并利用有限元方法模拟了器件连续工作时的温度分布图。分析和模拟结果均表明自加热效应是限制器件连续工作温度的重要因素,进一步提升散热性能将是进一步提升器件工作温度的有效手段。     

新型SON器件的自加热效应

分析了自加热效应对SON器件性能的影响,并与SOI器件进行了比较.提出构造散热通路的方法来抑制SON器件的自加热效应,分析了不同通路情况对自加热效应的抑制程度.还对散热性能较好的具有不连续空洞埋层的SON器件进行了研究,并分析了空洞大小和横向位置偏差对器件性能的影响,为器件结构设计提供了指导.     

新型SON器件的自加热效应

分析了自加热效应对SON器件性能的影响,并与SOI器件进行了比较．提出构造散热通路的方法来抑制SON器件的自加热效应,分析了不同通路情况对自加热效应的抑制程度．还对散热性能较好的具有不连续空洞埋层的SON器件进行了研究,并分析了空洞大小和横向位置偏差对器件性能的影响,为器件结构设计提供了指导．     

包含自加热效应的BJT电路的直流及瞬态模拟

在分析ＢＪＴ的Ｇ－Ｐ器件模型参数温度效应的基础上,提出了采用自洽模拟和外部控制循环,利用ＰＳＰＩＣＥ对包含自加热效应的ＢＪＴ电路进行直流和瞬态模拟的方法,其模拟结果与实验数据较好吻合．结果表明,直流及小信号下电路的自加热效应显著,而大信号瞬态情形由于器件的大注入引起的非线性饱和效应,使电路自加热效应引入的误差减小．该方法亦可应用于其他器件所组成的电路     

新版测试件改进脉冲和DC测量相关性

脉冲测试正成为日益重要的机关报特性分析技术.高速脉冲避免了自加热效应可能造成的损坏,并就应用于新半导体材料和器件的特性分析,例如高K栅层叠特性分析中的电荷捕获.     

陷阱效应对4H-SiC MESFET温度特性的影响

针对4H-SiC射频MESFET中的自热效应,建立了基于解析模型的材料参数温度模型和器件直流模型.研究了由陷阱造成的背栅效应,并结合材料的温度特性分析了温度升高对器件特性的影响.分析了陷阱对器件特性的影响,并进一步阐明了陷落-发射机制.计算得到陷阱能级为1.07eV,俘获截面为1×10-8cm2,器件的自升温达到100K以上,能够较好地反映实验结果.分析结果表明,背栅电势随陷阱浓度的增大而增大,并随着漏极电压的增大而减小,在室温下达到～3V.另外,由于器件中存在自热效应,背栅电势随漏压的变化加剧.这些模拟分析对实际器件的设计及工艺制造提供了理论上的依据.     

陷阱效应对4H-SiC MESFET温度特性的影响

针对4H-SiC射频MESFET中的自热效应,建立了基于解析模型的材料参数温度模型和器件直流模型.研究了由陷阱造成的背栅效应,并结合材料的温度特性分析了温度升高对器件特性的影响.分析了陷阱对器件特性的影响,并进一步阐明了陷落-发射机制.计算得到陷阱能级为1.07eV,俘获截面为1×10-8cm2,器件的自升温达到100K以上,能够较好地反映实验结果.分析结果表明,背栅电势随陷阱浓度的增大而增大,并随着漏极电压的增大而减小,在室温下达到～3V.另外,由于器件中存在自热效应,背栅电势随漏压的变化加剧.这些模拟分析对实际器件的设计及工艺制造提供了理论上的依据.     

SOILDMOS晶体管的自加热效应

与常规体硅器件相比,SOI器件由于其独特的结构,常常会产生较严重的自加热效应,影响器件的可靠性.文中阐述SOI LDMOS功率晶体管中的自加热现象,研究了自加热效应产生的机理,在不同的结构和工艺参数下自加热效应的研究进展,以及减弱自加热效应的方法.研究证明采用新材料,结构可对同加热效应起到有效抑制作用提高了件的可靠性.     

高工作温度p-on-n中波碲镉汞红外焦平面器件研究

As注入掺杂的p-on-n结构碲镉汞红外探测器件具有少子寿命长、暗电流低、R₀A值高等优点,是高温器件研究的重要技术路线之一。针对阵列规模640×512、像元中心距15 μm 的As掺杂工艺制备的p-on-n中波碲镉汞焦平面器件,测试了不同工作温度下的性能和暗电流。研究结果表明,在80 K工作温度下,器件响应表现出高响应均匀性,有效像元率达99.98%;随着工作温度升高,器件盲元增多,当工作温度为150 K和180 K时,有效像元率降低至99.92%和99.32%。由于对器件扩散电流更好的抑制,器件在160~200 K温度范围内的暗电流低于Rule-07。并且当工作温度在150~180 K时（300 K的背景下）,器件具有较好的信噪比,极大程度地体现了高温工作的可行性。     

以Si3N4为埋层的SOI结构制备与器件模拟

为了减少经典SOI器件的自加热效应,首次成功地用外延方法制备以Si3N4薄膜为埋层的新结构SOSN,用HRTEM和SRP表征了SOI的新结构.实验结果显示,Si3N4层为非晶状态,新结构的SOSN具有良好的结构和电学性能.对传统SOI和新结构SOI的MOSFETs输出电流的输出特性和温度分布用TCAD仿真软件进行了模拟.模拟结果表明,新结构SOSN的MOSFET器件沟道温度和NDR效益都得到很大的降低,表明SOSN能够有效地克服自加热效应和提高MOSFET漏电流.     

以Si3N4为埋层的SOI结构制备与器件模拟

为了减少经典SOI器件的自加热效应,首次成功地用外延方法制备以Si3N4薄膜为埋层的新结构SOSN,用HRTEM和SRP表征了SOI的新结构.实验结果显示,Si3N4层为非晶状态,新结构的SOSN具有良好的结构和电学性能.对传统SOI和新结构SOI的MOSFETs输出电流的输出特性和温度分布用TCAD仿真软件进行了模拟.模拟结果表明,新结构SOSN的MOSFET器件沟道温度和NDR效益都得到很大的降低,表明SOSN能够有效地克服自加热效应和提高MOSFET漏电流.     

一个适用于模拟电路的深亚微米SOIMOSFET器件模型

从数值解源端和饱和点的表面电势出发 ,考虑模拟电路对 SOI MOSFET模型的一些基本要求如电荷守恒、器件源漏本征对称、各个工作区间连续并且高阶可导以及全耗尽和部分耗尽两种工作模式的转变 ,构建了一个能够满足这些要求的精确的器件模型 .同时包含了深亚微米 SOI MOSFET的一些二级效应如漏极诱生势垒降低效应 (DIBL )、速度饱和效应、自热效应等 .这个模型的参数相对较少并且精确连续 ,能够满足在模拟电路设计分析中的应用要求     

LDMOS在正常开关工作下的瞬态热效应

利用热等效电路对外加连续脉冲产生的热效应中晶格温度的上升及下降作了研究并与实验进行了比较.结果表明,若高频脉冲的延迟时间大于降温驰豫时间,则器件处于热安全工作区.对热阻为3.5K/W,热容为5μs·W/K的LDMOS,如脉冲频率小于7.14kHz且占空比为0.5,或脉冲频率为10kHz且占空比小于0.3,则该器件工作在热安全区.文中还给出了功率器件热安全工作区的判据.     

VDMOS器件高温热载流子效应的研究

用二维器件仿真软件Silvaco-Atlas模拟了VDMOS器件工作时产热分布,观察到高温区集中分布在沟道末端及积累层区域。仿真了自加热效应情形下的输出特性曲线,图像显示曲线在达到饱和点后随漏电压增大有下降趋势。结合理论揭示了自加热效应造成器件电学参数退化机理。通过建立衬底电流模型,分析了衬底电流受偏置电压和温度影响的变化过程。结果表明:在偏置电压固定时,衬底电流随温度升高呈先下降后升高的变化过程;在高温和高偏置电压下衬底电流有指数上升趋势,而且正比于阈值电压、饱和漏电流以及传输特性等电学特性的退化。     

通过成结模拟器研究n+-n--p碲镉汞高温探测器

第三代红外探测器发展的一个重要方向是高工作温度探测器。对于碲镉汞n-on-p探测器而言,n⁺-n^--p结构以及良好的钝化工艺能够有效的抑制暗电流的产生,从而在高工作温度条件下获得较好的探测器性能。基于自行开发的成结模拟器,对n⁺-n^--p结构地高温器件进行了工艺仿真和器件仿真,获得成结过程的制备参数,并结合抑制表面漏电的组分梯度钝化工艺,将高工作温度下的暗电流抑制至理论极限,研制出可以在更高温度工作下的碲镉汞n-on-p红外焦平面探测器。经测试,中波n-on-p红外焦平面器件在不同工作温度下性能优异,在80 K工作温度下噪声等效温差(NETD)达到了6.1 mK,有效像元率为99.96%;而在150 K工作温度下噪声等效温差(NETD)为11.0 mK,有效像元率为99.50%,达到了同类器件的理论极限。     

LDMOS在正常开关工作下的瞬态热效应

利用热等效电路对外加连续脉冲产生的热效应中晶格温度的上升及下降作了研究并与实验进行了比较.结果表明,若高频脉冲的延迟时间大于降温驰豫时间,则器件处于热安全工作区.对热阻为3.5K/W,热容为5μs·W/K的LDMOS,如脉冲频率小于7.14kHz且占空比为0.5,或脉冲频率为10kHz且占空比小于0.3,则该器件工作在热安全区.文中还给出了功率器件热安全工作区的判据.     

大功率高效率2μm锑化镓基量子阱激光器（英文）

通过MBE外延系统生长了2μmGaSb基AlGaAsSb/InGaSbI型量子阱激光器,并制备了宽面条形波导激光器件,在20℃工作温度下,器件最大连续激射功率达到1.058W,当注入电流为0.5A时,峰值波长为1.977μm,最大能量转换效率为20.2%,在脉冲频率为1000Hz,占空比为5%的脉冲工作模式下,最大激射功率为2.278W.     

大功率高效率2μm锑化镓基量子阱激光器

通过MBE外延系统生长了2微米GaSb基AlGaAsSb/InGaSb I型量子阱激光器,并制备了宽面条形波导激光器件,在20℃工作温度下,器件最大连续激射功率达到1.058W,当注入电流为0.5A时,峰值波长为1.977μm,最大能量转换效率为20.2%,在脉冲频率为1000Hz,占空比为5%的脉冲工作模式下,最大激射功率为2.278W.     

长波p-on-n碲镉汞红外焦平面器件高温工作性能

碲镉汞材料为窄禁带半导体,随着工作温度的升高,材料本征载流子浓度会增加,探测器截止波长会变短,暗电流增加等,会导致器件性能降低。碲镉汞红外探测器通常在77 K温度附近工作并获得很好的探测性能,但低温工作会增加探测器的制备成本、功耗、体积和重量等。为了解决这些问题,在保证探测器正常工作性能的前提下,提升探测器的工作温度是碲镉汞红外探测器的重要研究方向。p-on-n结构的碲镉汞红外焦平面器件具有低暗电流、长少子寿命等特点,有利于在高工作温度条件下获得较好的器件性能。在不同工作温度下对p-on-n长波焦平面探测器的性能进行测试分析,在110 K时p-on-n长波碲镉汞红外焦平面探测器噪声等效温差（Noise Equivalent Temperature Difference , NETD）为25.3 mK,有效像元率为99.48%,在高温条件下具备较优的工作性能。     

一个适用于模拟电路的深亚微米SOI MOSFET器件模型

从数值解源端和饱和点的表面电势出发,考虑模拟电路对SOI MOSFET模型的一些基本要求如电荷守恒、器件源漏本征对称、各个工作区间连续并且高阶可导以及全耗尽和部分耗尽两种工作模式的转变,构建了一个能够满足这些要求的精确的器件模型．同时包含了深亚微米SOI MOSFET的一些二级效应如漏极诱生势垒降低效应（DIBL）、速度饱和效应、自热效应等．这个模型的参数相对较少并且精确连续,能够满足在模拟电路设计分析中的应用要求．